JP2015133404A - レーザー式はんだ付け装置及びはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザーヘッドを移動させることなく複数のはんだ付けポイントを順番にはんだ付けすることができるようにすることにより、はんだ付けの高速化を図る。【解決手段】複数のはんだ付けポイントにレーザー光を投射するレーザー投射装置１と、複数のはんだ付けポイントに線状はんだ４を供給するはんだ供給装置２とを有し、レーザー投射装置１は、複数のはんだ付けポイントに応じてサーボモータでレーザー光を偏向させる偏向ミラー５，６と、該偏向ミラー５，６で偏向されたレーザー光をはんだ付けポイントに投射する集光レンズ７とを有し、はんだ供給装置２は、線状はんだ４を供給するはんだノズル２３と、該はんだノズル２３をレーザー投射装置２に対して移動可能に支持するノズル支持機構２５と、該ノズル支持機構２５を駆動してはんだノズル２３を複数のはんだ付けポイントの位置に順番に移動させるノズル駆動機構とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー光と線状はんだとを使用して半導体チップ等の電子部品をはんだ付けする技術に関するものである。

レーザー光と線状はんだとを使用して、プリント基板に搭載された半導体チップ等の電子部品をはんだ付けするレーザー式はんだ付け装置は、例えば特許文献１に記載されているように公知である。

このはんだ付け装置は、自動はんだ付けロボットのアームに取り付けたレーザーヘッドから、プリント基板と電子部品とのはんだ付けすべき部分（はんだ付けポイント）に向けてレーザー光を投射すると共に、前記レーザーヘッドに取り付けたはんだノズルから線状はんだを供給し、該線状はんだを前記レーザー光で溶融させてはんだ付けするもので、前記はんだ付け装置で複数のはんだ付けポイントをはんだ付けするときは、前記レーザーヘッドを第１番目のはんだ付けポイントに移動させ、該はんだ付けポイントに前記レーザーヘッドからレーザー光を投射して該はんだ付けポイントの予熱を行ったあと、該はんだ付けポイントに前記はんだノズルから線状はんだを供給して前記レーザー光で溶融させ、溶融したはんだを前記レーザー光で後加熱して整えることにより、該第１番目のはんだ付けポイントのはんだ付けを行い、続いて、前記レーザーヘッドを第２番目のはんだ付けポイントに移動させ、前述した工程を行ったあと、第３番目以降のはんだ付けポイントに対して同様の行程を繰り返すようにしている。

このように、前記従来のレーザー式はんだ付け装置は、前記レーザーヘッドを複数のはんだ付けポイントの位置に順番に移動させてはんだ付けするものであるため、はんだ付けの高速化を図るためには、前記レーザーヘッドの移動時間を短縮することが必要不可欠である。

しかし、前記レーザーヘッドの移動は、電動モータ等のアクチュエータよって行っているため、一定の応答時間を必要とし、この応答時間の短縮には限界があることから、前記レーザーヘッドの移動時間を短縮するにも自ずと限界があった。しかも、該レーザーヘッドには重量があり、前記はんだノズルが一体に付設されることによって更に重量が増しているため、このことも前記レーザーヘッドの移動時間の短縮の障害になっていた。

特開２００２−１５２１号公報

本発明の課題は、レーザーヘッドを移動させることなく複数のはんだ付けポイントを順番にはんだ付けすることができるようにすることにより、はんだ付けの高速化を図ることにある。

前記課題を解決するため、本発明のレーザー式はんだ付け装置は、複数のはんだ付けポイントにレーザー光を順番に投射するレーザー投射装置と、前記複数のはんだ付けポイントに線状はんだを順番に供給するはんだ供給装置とを有し、前記レーザー投射装置は、レーザー発振器からのレーザー光を前記複数のはんだ付けポイントの位置に応じて偏向させる角度調整可能な偏向ミラーと、該偏向ミラーの角度を調整するサーボモータと、前記偏向ミラーで偏向された前記レーザー光を前記はんだ付けポイントに投射する集光レンズとを有し、前記はんだ供給装置は、前記はんだ付けポイントに線状はんだを供給するはんだノズルと、該はんだノズルを前記レーザー投射装置に対して移動可能に支持するノズル支持機構と、該ノズル支持機構を駆動して前記はんだノズルを前記複数のはんだ付けポイントの位置に順番に移動させるノズル駆動機構とを有することを特徴とするものである。

本発明において、前記はんだノズルは、前記レーザー投射装置に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のうち少なくともＸ軸方向又はＹ軸方向に移動可能であることが望ましい。
より望ましくは、前記はんだノズルが前記レーザー投射装置に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に移動可能であり、前記ノズル支持機構は、前記レーザー投射装置のハウジングに固定されたベース部材にＸ軸方向又はＹ軸方向に移動可能に支持された第１支持部材と、該第１支持部材にＹ軸方向又はＸ軸方向に移動可能に支持された第２支持部材とを有し、該第２支持部材に前記はんだノズルが第３支持部材を介して支持されており、前記ノズル駆動機構は、前記第１支持部材を駆動する第１駆動機構と、前記第２支持部材を駆動する第２駆動機構とを有することである。

この場合、前記第１駆動機構は、前記ベース部材に設けられた第１螺子軸及び該第１螺子軸を回転駆動する第１電動モータと、前記第１螺子軸に噛合して前記第１支持部材に連結された第１ナット部材とで構成され、前記第２駆動機構は、前記第１支持部材に設けられた第２螺子軸及び該第２螺子軸を回転駆動する第２電動モータと、前記第２螺子軸に噛合して前記第２支持部材に連結された第２ナット部材とで構成される。

本発明において、前記はんだノズルは、前記第２支持部材に第３支持部材を介して支持され、該第３支持部材は、第３駆動機構によってＺ軸方向に駆動される構成であっても良い。この第３駆動機構は、流体圧シリンダで構成することができる。

本発明に使用される前記集光レンズには、Ｆθレンズであることが望ましい。
また、本発明においては、前記レーザー投射装置がＣＣＤカメラを有し、該ＣＣＤカメラは、前記はんだ付けポイントの画像を前記偏向ミラー及び集光レンズを通して撮像するように構成されていても良い。

また、本発明によれば、プリント基板に搭載された電子部品の複数のはんだ付けポイントをはんだ付けする第１のはんだ付け方法として、前記はんだノズルを第１のはんだ付けポイントに移動させるノズル移動工程；前記第１のはんだ付けポイントに前記レーザー投射装置からレーザー光を投射し、該第１のはんだ付けポイントを予熱する予熱工程；前記第１のはんだ付けポイントに、前記はんだノズルから一定量の線状はんだを供給すると共に、前記レーザー投射装置からレーザー光を投射することにより、該レーザー光で前記線状はんだを溶融させるはんだ溶融工程；前記第１のはんだ付けポイントに前記レーザー投射装置から続けてレーザー光を投射することにより、溶融したはんだを後加熱して整える後加熱工程；前記後加熱工程中に、前記はんだノズルを第２のはんだ付けポイントに移動させるノズル移動工程；前記後加熱が終了したあとに、前記レーザー投射装置における前記偏向ミラーの角度を調整することによって前記レーザー光を偏向させ、前記第２のはんだ付けポイントに該レーザー光を投射して該第２のはんだ付けポイントを予熱する予熱工程；を行うと共に、前記第２のはんだ付けポイントに対して前記はんだ溶融工程及び前記後加熱工程を行い、以下、第３のはんだ付けポイント以降のはんだ付けポイントに対して前記各工程を繰り返すことにより、前記複数のはんだ付けポイントを順番にはんだ付けすることを特徴とするレーザー式はんだ付け方法が提供される。

更に、プリント基板に搭載された複数の電子部品の複数のはんだ付けポイントをはんだ付けする第２のはんだ付け方法として、前記複数の電子部品が、線状はんだを用いて前記はんだ付けポイントをはんだ付けする第１の電子部品と、前記はんだ付けポイントに、クリームはんだ又はボールはんだからなるはんだ体が予め供給された第２の電子部品とを含む場合に、前記第１の電子部品に対しては、請求項９に記載された方法によるはんだ付けを行い、前記第２の電子部品に対しては、前記はんだ体が供給された前記はんだ付けポイントに、前記レーザー投射装置から、レーザー光を前記偏向ミラーで偏向させて投射することにより、該レーザー光で前記はんだ体を溶融させてリフロー式のはんだ付けを行うことを特徴とするレーザー式はんだ付け方法が提供される。

本発明によれば、レーザー光を、角度調整可能な偏向ミラーによって複数のはんだ付けポイントの位置に応じて偏向させ、該複数のはんだ付けポイントに順番に投射するようにし、はんだノズルだけを前記複数のはんだ付けポイントの位置に順番に移動させるようにしたので、はんだノズルが付設されたレーザーヘッド全体を移動させながらはんだ付けする従来装置に比べ、はんだ付けの高速化を図ることができる。

本発明に係るはんだ付け装置の一実施形態を概略的に示す部分破断側面図である。 図１の部分破断平面図である。 はんだノズルを移動させた状態の図１と同様の側面図である。 図３の平面図である。 図１の要部断面図である。 前記はんだ付け装置の光路図である。 前記はんだ付け装置ではんだ付けを行う方法を示す要部の模式図である。 前記はんだ付け装置ではんだ付けを行うことができるはんだ付け対象の例を示す側面図である。 図８の平面図である。

図１−図４は本発明に係るレーザー式はんだ付け装置の一実施形態を示すものである。このはんだ付け装置は、複数のはんだ付けポイントＰ（図６及び図７参照）にレーザー光３を順番に投射するレーザー投射装置１と、前記複数のはんだ付けポイントＰに線状はんだ４を順番に供給するはんだ供給装置２とを有している。

前記レーザー投射装置１は、図６からも分かるように、レーザー発振器から入射されるレーザー光３を偏向ミラー（ガルバノミラー）５，６により偏向させ、集光レンズ７を通して複数のはんだ付けポイントＰに向けて順番に投射するもので、以下のように構成されている。

即ち、前記レーザー投射装置１は、四角い箱形をしたハウジング１０を有していて、該ハウジング１０の内部にガルバノスキャナ機構１１が内蔵されると共に、該ハウジング１０の前記はんだ付けポイントＰに対向する対向面（下面）に、前記集光レンズ７が配設されている。

前記ガルバノスキャナ機構１１は、第１軸線Ｌ１を中心に回転自在に配置された第１の偏向ミラー５と、前記第１軸線Ｌ１と直交する第２軸線Ｌ２を中心に回転自在に配置された第２の偏向ミラー６と、前記第１の偏向ミラー５の回転軸５ａに連結されて該第１の偏向ミラー５の向き即ち偏向角度を調整する第１のサーボモータ１２と、前記第２の偏向ミラー６の回転軸６ａに連結されて該第２の偏向ミラー６の向き即ち偏向角度を調整する第２のサーボモータ１３とを有し、該サーボモータ１２，１３は、パーソナルコンピュータからなる不図示の制御装置に接続されている。該制御装置は、後で説明する前記はんだ供給装置２も含め、はんだ付け装置全体を設定されたプログラムに従って自動的に制御するものである。

前記ハウジング１０の一側面には、コリメート用光学ユニットが付設されている。このコリメート用光学ユニットは、レーザー発振器から光ファイバー１５を通じて入射される先広がり状をしたレーザー光３を、平行光に変換するための光学系であって、前記ハウジング１０の側面に連結されたユニットケース１６を有し、該ユニットケース１６の一側面に、前記光ファイバー１５を接続するためのコネクタ１７が設けられ、該ユニットケース１６の内部には、前記光ファイバー１５から入射したレーザー光３を９０度異なる向きに反射させる半透鏡１８と、該半透鏡１８で反射されたレーザー光３を平行光に変換する変換レンズ１９とが設けられ、該変換レンズ１９で平行光に変換されレーザー光３が、前記第１の偏向ミラー５に向けて投射されるようになっている。
前記半透鏡１８は、前記レーザー光３は全反射するが、その他の光即ち可視光は透過させる性質を有するものである。

図６に示すように、前記変換レンズ１９から前記第１の偏向ミラー５に向けて投射されたレーザー光３は、該第１の偏向ミラー５で横向きに反射されて前記第２の偏向ミラー６に投射されたあと、該第２の偏向ミラー６で下向きに反射されて前記集光レンズ７に入射され、該集光レンズ７を通して、前記はんだ付けポイントＰに集光状態で投射される。このとき、前記２つの偏向ミラー５，６をそれぞれサーボモータ１２，１３で回転させて各変更ミラー５，６の向き（偏向角度）を変更し、前記レーザー光３を複数のはんだ付けポイントＰに沿って走査させることにより、各はんだ付けポイントＰに順番に前記レーザー光３を投射してはんだ付けを行うことができる。

前記集光レンズ７には、Ｆθレンズが好適に使用される。このＦθレンズは、２枚のレンズ面の曲率を変えることにより、レンズ周辺部と中心部とで走査速度が一定になるように設計されたレンズのことである。このＦθレンズには、光軸と平行な点で結像するテレセントリックＦθレンズと、入射角に応じた位置で結像する通常のＦθレンズとがあり、図示した例では、前記テレセントリックＦθレンズが使用されている。

なお、前述したように、複数のはんだ付けポイントＰに沿ってレーザー光３を走査させる場合、一つのはんだ付けポイントＰのはんだ付けが終了したあと、次のはんだ付けポイントＰに向けて該レーザー光３を移動させる際に、該レーザー光３がはんだ付けポイントＰ以外の場所に投射されないようにすることが必要になる場合もある。このような場合には、該レーザー光３の投射を中断するか、あるいは、光路中の適宜位置、例えば前記コリメート用光学ユニット中に、該光路を開閉するシャッターを設け、該シャッターで光路を閉じることによってレーザー光を遮断するように構成することもできる。しかし、基板や電子部品等にレーザー光３が投射されても焼けの問題が発生しない場合には、必ずしも前記レーザー光３の投射を中断したりシャッターで光路を遮断したりする必要はない。

また、前記複数のはんだ付けポイントＰを次々にはんだ付けしている間、前記ハウジング１０は、一定の位置に静止したままで、前記複数のはんだ付けポイントＰの場所に次々に移動操作されることはない。

前記ユニットケース１６の側面には、ＣＣＤカメラ２０が取り付けられ、このＣＣＤカメラ２０により、前記はんだ付けポイントＰの画像を、前記集光レンズ７、２つの偏向ミラー５，６、変換レンズ１９、及び半透鏡１８を通じて撮像することができるように構成されている。このため、前記ＣＣＤカメラ２０は、撮像用の光軸を、前記半透鏡１８から変換レンズ１９を通って前記第１の偏向ミラー５に至るレーザー光３の光軸Ｌ０と一致させた状態に配設されている。

前記ＣＣＤカメラ２０で撮像されたはんだ付けポイントＰの画像は、図示しないモニターに表示され、例えば、はんだ付けを行う前のティーチングの段階で、この画像を見ながらはんだ付けポイントＰに対するレーザー光３の投射位置の位置決めを行うのに使用されたり、はんだ付け時に前記はんだ付けポイントＰの状態を監視する場合などに使用される。

前記はんだ供給装置２は、前記はんだ付けポイントＰに線状はんだ４を供給するはんだノズル２３と、該はんだノズル２３に線状はんだ４を供給するはんだ供給源２４と、前記はんだノズル２３をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能に支持するノズル支持機構２５と、該ノズル支持機構２５を駆動して前記はんだノズル２３を前記複数のはんだ付けポイントＰに順番に移動させるノズル駆動機構とを有している。

前記はんだノズル２３には、はんだ供給源２４から延びる合成樹脂製の可撓性あるはんだ送りチューブ２８が接続され、該はんだ送りチューブ２８を通じて該はんだノズル２３内に送り込まれた線状はんだ４が、該はんだノズル２３の先端の細径のノズル口２３ａから、前記はんだ付けポイントＰに向けて供給される。

前記はんだ供給源２４は、前記ハウジング１０の適宜位置に取り付けられていて、線状はんだ４が巻かれたリールと、このリールから線状はんだ４を決められた量だけ間欠的に繰り出す送りローラとを有し、この送りローラで繰り出された線状はんだ４を、前記はんだノズル２３に接続されたはんだ送りチューブ２８を通じて、前記はんだノズル２３に必要量ずつ供給するものであるが、このようなはんだ供給源２４の構成は公知であるから、それらの図示は省略されている。

前記ノズル支持機構２５は、前記レーザー投射装置１のハウジング１０に支持プレート３０を介して水平に固定されたベース部材３１と、該ベース部材３１に第１駆動機構３６を介してＸ軸方向（ハウジングに接近、離間する方向）に往復移動可能に支持された第１支持部材３２と、該第１支持部材３２に第２駆動機構３７を介してＹ軸方向（ハウジングの側面と平行な方向）に往復移動可能に支持された第２支持部材３３と、該第２支持部材３３に第３駆動機構３８を介してＺ軸方向（上下方向）に往復移動可能に支持された第３支持部材３４とを有し、該第３支持部材３４に、前記はんだノズル２３が、支持アーム３５を介して支持されている。

前記ベース部材３１は、Ｘ軸方向に細長く延びていて、このベース部材３１に形成された軸受部３１ａ，３１ｂに、Ｘ軸方向に延びる第１螺子軸３６ａが回転自在に支持されると共に、前記ベース部材３１の先端に、前記第１螺子軸３６ａを正、逆方向に回転駆動する第１電動モータ３６ｂが設けられ、前記第１螺子軸３６ａには第１ナット部材３６ｃが噛合し、該第１ナット部材３６ｃが前記第１支持部材３２に連結されている。そして、前記第１電動モータ３６ｂで前記第１螺子軸３６ａを正、逆回転させることにより、前記第１ナット部材３６ｃが該第１螺子軸３６ａに沿って往復移動し、それによって前記第１支持部材３２がＸ軸方向に往復駆動されるようになっている。従って、前記第１螺子軸３６ａと第１電動モータ３６ｂと第１ナット部材３６ｃとは、前記第１駆動機構３６を構成するものである。

また、前記第１支持部材３２は、前記ベース部材３１に沿ってＸ軸方向に細長く延びる第１部分３２ａと、Ｙ軸方向に細長く延びる第２部分３２ｂとを有していて、該第２部分３２ｂに形成された軸受部３２ｃ，３２ｄに、Ｙ軸方向に延びる第２螺子軸３７ａが回転自在に支持されると共に、前記第２部分３２ｂの一端に、前記第２螺子軸３７ａを正、逆方向に回転駆動する第２電動モータ３７ｂが設けられ、前記第２螺子軸３７ａには第２ナット部材３７ｃが噛合し、該第２ナット部材３７ｃが前記第２支持部材３３に連結されている。そして、前記第２電動モータ３７ｂで前記第２螺子軸３７ａを正、逆回転させることにより、前記第２ナット部材３７ｃが該第２螺子軸３７ａに沿って往復移動し、それによって前記第２支持部材３３がＹ軸方向に往復駆動されるようになっている。従って、前記第２螺子軸３７ａと第２電動モータ３７ｂと第２ナット部材３７ｃとは、前記第２駆動機構３７を構成するものである。

前記螺子軸３６ａ，３７ａとナット部材３６ｃ，３７ｃとは、該螺子軸とナット部材との間にボールを転動自在に介在させたボール螺子方式のものであることが望ましい。
前記第１、第２電動モータ３６ｂ、３７ｂとしては、ステッピングモータを好適に使用することができる。

前記第２支持部材３３の下面には、支持フレーム４０が固定され、該支持フレーム４０の一端に流体圧シリンダ４１が取り付けられ、該流体圧シリンダ４１から下向きに突出するロッド４１ａの下端に、Ｌ字形をした前記第３支持部材３４の縦杆部３４ａが連結金具４２を介して連結され、前記ロッド４１ａの伸縮によって該第３支持部材３４がＺ軸方向（上下方向）に往復駆動されるようになっている。従って前記流体圧シリンダ４１は、前記第３駆動機構３８を構成するものである。

前記第３駆動機構３８は、はんだ付けを行っていない場合や、はんだ付けが終了した場合、あるいは、一つのはんだ付け領域のはんだ付けが終わったあと前記はんだノズル２３を他のはんだ付け領域に移動させる場合などに、図１に示すように、前記第３支持部材３４を上昇させることによって前記はんだノズル２３を待機位置に移動させ、前記はんだ付けポイントのはんだ付けを行う場合に、前記はんだノズル２３を、図３に示すように、前記第３支持部材３４を下降させてはんだ付け位置に移動させるものである。

しかし、前記第３駆動機構３８は、複数のはんだ付けポイントＰを順次はんだ付けする際に、はんだ付けポイントの高さ等に応じて前記はんだノズル２３の高さを調整する場合にも、該はんだノズル２３を上下動させるために使用することもできる。

前記ロッド４１ａと連結金具４２とは、該ロッド４１ａの軸線方向に相対的に変位可能なるように連結されている。即ち、図５に示すように、前記連結金具４２の連結孔４２ａ内に、前記ロッド４１ａの先端部が遊挿状態に挿入され、該ロッド４１ａの先端に、前記連結金具４２の下面に係止する係止部材４３が取り付けられ、該連結金具４２の上面と、前記ロッド４１ａに取り付けられたばね受け４４との間に、コイルばね４５が圧縮状態に介設され、該コイルばね４５で前記連結金具４２が前記係止部材４３に弾力的に押し付けられることにより、前記ロッド４１ａと連結金具４２とが相対的に変位可能に連結されている。これにより、前記第３支持部材３４は、後述するノズル高さ調整機構４６による作用力が該第３支持部材３４に上向きに作用した場合、前記ロッド４１ａに対して上方に変位することができる。

前記支持フレーム４０には、２つのガイド軸４７が垂直且つ平行に固定され、該ガイド軸４７にはスライダ４８が摺動自在に嵌合し、該スライダ４８が連結部材４９で前記第３支持部材３４に連結されることにより、該第３支持部材３４の上下動が前記ガイド軸４７によって案内されるように構成されている。

また、前記支持フレーム４０には、前記はんだノズル２３を小さいストロークでＺ軸方向に上下動させるための前記ノズル高さ調整機構４６が付設されている。このノズル高さ調整機構４６は、複数のはんだ付けポイントＰを順次はんだ付けする際に、該はんだ付けポイントの高さ等に応じて前記はんだノズル２３の高さを調整するもので、カム５０とカム受け５１とを有し、前記カム５０が、前記支持フレーム４０に固定されたカム駆動モータ５２の回転軸に取り付けられ、前記カム受け５１が前記連結部材４９に取り付けられている。そして、前記カム駆動モータ５２でカム５０を必要な角度回転させると、前記カム受け５１が該カム５０との当接によって上下動し、それに伴って前記第３支持部材３４が上下動することにより、前記はんだノズル２３が上下動するように構成されている。

前記第３支持部材３４が上昇して前記はんだノズル２３が待機位置にある場合、前記カム受け５１も上昇して前記カム５０から離れるため、前記カム駆動モータ５２でカム５０を回転させてもはんだノズル２３は上下動しない。

前記第３支持部材３４における横杆部３４ｂの先端には、前記支持アーム３５が、取付軸３５ａを中心に傾斜角度を調整可能に取り付けられ、該支持アーム３５の先端に、前記はんだノズル２３が、取付軸３５ｂを中心に傾斜角度を調整可能に取り付けられている。

前記ノズル支持機構２５による前記はんだノズル２３の移動操作は、前記制御装置で前記第１、第２、第３駆動機構３６，３７，３８及びノズル高さ調整機構４６を制御して、前記第１、第２、第３支持部材３２，３３，３４をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させることにより、前記レーザー投射装置１によるレーザー光３の投射に連動して行われるように設定されている。

例えば、前記はんだノズル２３は、はんだ付けが行われていない状態では、図１に示すように、前記第３駆動機構３８を構成する流体圧シリンダ４１のロッド４１ａが短縮して第３支持部材３４が上昇することにより、待機位置を占めており、はんだ付け時に、図３に示すように、前記流体圧シリンダ４１のロッド４１ａの伸長によってはんだ付け位置に下降する。そして、前記第１駆動機構３６及び第２駆動機構３７でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動されることにより、複数のはんだ付けポイントＰの位置に順番に送られ、各はんだ付けポイントＰに、前記レーザー投射装置１によるレーザー光３の投射に連動して線状はんだ４を供給し、はんだ付けが行われる。また、前記はんだノズル２３の移動時には、前記はんだ付けポイントＰの高さ等に応じて、前記ノズル高さ調整機構４６により、該はんだノズル２３の高さが調整される。

なお、前記第１、第２支持部材３２，３３を移動自在に支持するための装置として、前記螺子軸３６ａ，３７ａとナット部材３６ｃ，３７ｃとを使用する代わりに、レールとスライダとからなるリニアスライド装置を使用することもでき、この場合、前記第１、第２駆動機構３６，３７として、前記電動モータ３６ｂ，３７ｂの代わりにエアシリンダが使用される。
また、前記第１、第２支持部材３２，３３は、必ずしも前述した順番で上下に支持されている必要はなく、その順番は入れ替わっていても良い。その場合、前記はんだノズル２３は、下段に位置する支持部材に前記第３支持部材３４を介して支持されることになる。

前記構成を有するはんだ付け装置を使用して、プリント基板に搭載された電子部品の複数のはんだ付けポイントＰをはんだ付けする方法の一例について説明する。以下で述べる方法は、制御装置に予め入力されたプログラムに従って自動的に行われる。

図７に示すように、先ず、前記はんだノズル２３が、前記ノズル駆動機構により、複数のはんだ付けポイントＰ１−Ｐｎのうち最初にはんだ付けするポイントＰ１（第１のはんだ付けポイント）の位置に移動され、その位置に待機するノズル移動工程が行われる。

次に、前記レーザー投射装置１において、第１及び第２のサーボモータ１２，１３によって前記第１及び第２の偏向ミラー５，６の一方又は両方の偏向角度が調整されることにより、前記第１のはんだ付けポイントＰ１に向けてレーザー光３が投射され、該第１のはんだ付けポイントＰ１を一定時間予熱する予熱工程が行われる。この予熱工程に必要な時間は、レーザー光３の熱量やはんだ付けポイントＰの種類等によって異なるが、通常は数分の１秒程度かあるいは数十分の１秒程度といったような非常に短い時間である。

前記予熱工程が終了したあと、前記第１のはんだ付けポイントＰ１に、前記はんだノズル２３から、該はんだ付けポイントＰ１をはんだ付けするのに必要な一定量の線状はんだ４が供給されると共に、前記レーザー投射装置１からレーザー光３が続けて投射されることにより、該レーザー光３で前記線状はんだ４を溶融するはんだ溶融工程が行われる。

前記線状はんだ４が溶融したあと、前記第１のはんだ付けポイントＰ１には、前記レーザー投射装置１から続けてレーザー光３が投射され、溶融したはんだを後加熱して整える後加熱工程が行われる。この後加熱工程に必要な時間も、前記予熱工程の場合と同様に、通常は数分の１秒程度かあるいは数十分の１秒程度の非常に短い時間である。

そして、前記後加熱工程中に、前記はんだノズル２３は次のはんだ付けポイントＰ２（第２のはんだ付けポイント）に移動し、そこで待機するノズル移動工程が行われる。

一方、前記レーザー投射装置１においては、前記第１のはんだ付けポイントＰ１の後加熱が終了して該第１のはんだ付けポイントＰ１のはんだ付けが終了すると、前記第１及び第２のサーボモータ１２，１３によって前記第１及び第２の偏向ミラー５，６の一方又は両方の偏向角度が調整され、前記第２のはんだ付けポイントＰ２に向けてレーザー光３が投射されることにより、該第２のはんだ付けポイントＰ２に対する予熱工程が行われる。

そして、該第２のはんだ付けポイントＰ２に対して前記はんだ溶融工程及び後加熱工程が順次行われることにより、該第２のはんだ付けポイントＰ２のはんだ付けが行われ、以下、第３のはんだ付けポイントＰ３以降のはんだ付けポイントに対して前述した各工程が繰り返されることにより、前記複数のはんだ付けポイントＰ１−Ｐｎが順番にはんだ付けされる。

前記はんだ付けポイントの数が多い時は、該はんだ付けポイントを複数の領域に分け、一つの領域内のはんだ付けポイントについて前述した方法ではんだ付けを行ったあと、前記レーザー投射装置１とはんだ供給装置２とを次の領域に移動させるか、あるいははんだ付け対象（基板等）の方を移動させ、新たな領域内のはんだ付けポイントのはんだ付けを行うといった作業を、全ての領域について繰り返し行うようにすれば良い。

前記プリント基板に複数の電子部品が搭載されている場合は、該電子部品を１つずつ前記方法によりはんだ付けしても良いが、例えば、列状に並んだ複数の電子部品に対し、左右何れか一方の端子列を前記方法ではんだ付けしたあと、他方の端子列をはんだ付けするといったように、複数の電子部品のはんだ付けポイントをまとめてはんだ付けすることもできる。

また、図８及び図９に示すように、プリント基板５５に搭載された複数の電子部品として、線状はんだ４を使用してはんだ付けする電子部品５６と、リフロー式のはんだ付けをする電子部品５７とが混在している場合には、これらの電子部品５６，５７を次のようにしてはんだ付けすることができる。

即ち、線状はんだ４を使用してはんだ付けする電子部品（第１の電子部品）５６に対しては、前述したように、各はんだ付けポイント（端子）Ｐに対して順番に、前記はんだ供給装置２から線状はんだ４を供給すると共に、前記レーザー投射装置１から、レーザー光３を前記変更ミラーで偏向させて投射することにより、該レーザー光３で前記線状はんだ４を溶融させてはんだ付けを行う。

一方、リフロー式のはんだ付けをする前記電子部品（第２の電子部品）５７は、各はんだ付けポイントＰにクリームはんだ又はボールはんだからなるはんだ体５８が予め塗布あるいは付着されている電子部品であって、この第２の電子部品５７に対しては、前記はんだ供給装置２を動作させることなく、前記レーザー投射装置１により、偏向ミラー５，６の向きを変更してレーザー光３を複数のはんだ付けポイントＰに沿って走査させることにより、各はんだ付けポイントＰに順番に前記レーザー光３を投射し、前記線状はんだ４を溶融させてリフロー式のはんだ付けを行う。

この場合、前記第１の電子部品５６と第２の電子部品５７とを１つずつ別々にはんだ付けしても良いが、第１の電子部品５６の１つ又は複数のはんだ付けポイントＰをはんだ付けしたあと、第２の電子部品５７の１つ又は複数のはんだ付けポイントＰをはんだ付けするといったように、第１の電子部品５と第２の電子部品５７とをまとめて同時にはんだ付けすることもできる。

なお、図示した実施形態では２つの前記偏向ミラー５，６が使用されているが、該偏向ミラー５，６の数は１つであっても良く、あるいは３つ以上であっても構わない。
また、前記はんだノズル２３は、前記Ｚ軸を中心とする回転方向、即ちθ方向にも、変位可能なるように構成することもできる。

更に、前記実施形態では、前記ノズル支持機構２５の第１支持部材３２がベース部材３１にＸ軸方向に移動可能に支持され、該第１支持部材３２に前記第２支持部材３３がＹ軸方向に移動可能に支持されているが、前記第１支持部材３２がベース部材３１にＹ軸方向に移動可能に支持され、該第１支持部材３２に前記第２支持部材３３がＸ軸方向に移動可能に支持されていても良い。

また、前記はんだノズル２３がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向に移動可能となっているが、該はんだノズル２３を待機位置に上昇させる必要がない場合には、該はんだノズル２３をＺ軸方向に駆動する前記第３駆動機構３８を省略することができる。この場合、前記ノズル高さ調整機構４６が機能を果たすことができるように、前記前記第２支持部材３３と第３支持部材３４とは、前記エアシリンダ４１のロッド４１ａと連結金具４２とを連結している連結機構と同様の連結機構により、相対的に変位可能に連結される。
しかし、前記はんだノズル２３の高さ調整を行わなくとも、線状はんだ４の突出量を調整することによって対応することができる場合や、はんだ付け対象(基板)側がＺ軸方向に変位可能である場合には、前記ノズル高さ調整機構４６を省略することも可能である。
更に、Ｘ軸方向だけ又はＹ軸方向だけに並んでいる複数のはんだ付けポイントをはんだ付けする装置においては、前記はんだノズル２３をＸ軸方向だけ又はＹ軸方向だけに移動可能なるように構成することもできる。

１ レーザー投射装置
２ はんだ供給装置
３ レーザー光
４ 線状はんだ
５，６ 偏向ミラー
７ 集光レンズ
１０ ハウジング
１２，１３ サーボモータ
２０ ＣＣＤカメラ
２３ はんだノズル
２５ ノズル支持機構
３１ ベース部材
３２ 第１支持部材
３３ 第２支持部材
３４ 第３支持部材
３６ 第１駆動機構
３６ａ 第１螺子軸
３６ｂ 第１電動モータ
３６ｃ 第１ナット部材
３７ 第２駆動機構
３７ａ 第２螺子軸
３７ｂ 第２電動モータ
３７ｃ 第２ナット部材
３８ 第３駆動機構
４１ 流体圧シリンダ
５５ プリント基板
５６，５７ 電子部品
５８ はんだ体
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐｎ はんだ付けポイント

Claims (10)

1. 複数のはんだ付けポイントにレーザー光を順番に投射するレーザー投射装置と、前記複数のはんだ付けポイントに線状はんだを順番に供給するはんだ供給装置とを有し、
   前記レーザー投射装置は、レーザー発振器からのレーザー光を前記複数のはんだ付けポイントの位置に応じて偏向させる角度調整可能な偏向ミラーと、該偏向ミラーの角度を調整するサーボモータと、前記偏向ミラーで偏向された前記レーザー光を前記はんだ付けポイントに投射する集光レンズとを有し、
   前記はんだ供給装置は、前記はんだ付けポイントに線状はんだを供給するはんだノズルと、該はんだノズルを前記レーザー投射装置に対して移動可能に支持するノズル支持機構と、該ノズル支持機構を駆動して前記はんだノズルを前記複数のはんだ付けポイントの位置に順番に移動させるノズル駆動機構とを有する、
   ことを特徴とするレーザー式はんだ付け装置。
2. 前記はんだノズルは、前記レーザー投射装置に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のうち少なくともＸ軸方向又はＹ軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記はんだノズルは、前記レーザー投射装置に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に移動可能であり、
   前記ノズル支持機構は、前記レーザー投射装置のハウジングに固定されたベース部材にＸ軸方向又はＹ軸方向に移動可能に支持された第１支持部材と、該第１支持部材にＹ軸方向又はＸ軸方向に移動可能に支持された第２支持部材とを有し、該第２支持部材に前記はんだノズルが支持されており、
   前記ノズル駆動機構は、前記第１支持部材を駆動する第１駆動機構と、前記第２支持部材を駆動する第２駆動機構とを有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記第１駆動機構は、前記ベース部材に設けられた第１螺子軸及び該第１螺子軸を回転駆動する第１電動モータと、前記第１螺子軸に噛合して前記第１支持部材に連結された第１ナット部材とで構成され、前記第２駆動機構は、前記第１支持部材に設けられた第２螺子軸及び該第２螺子軸を回転駆動する第２電動モータと、前記第２螺子軸に噛合して前記第２支持部材に連結された第２ナット部材とで構成されていることを特徴とする請求項３に記載のはんだ付け装置。
5. 前記はんだノズルは、前記第２支持部材に第３支持部材を介して支持されており、該第３支持部材は、第３駆動機構によってＺ軸方向に駆動されることを特徴とする請求項３又は４に記載のはんだ付け装置。
6. 前記第３駆動機構は流体圧シリンダからなることを特徴とする請求項５に記載のはんだ付け装置。
7. 前記集光レンズはＦθレンズであることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のはんだ付け装置。
8. 前記レーザー投射装置はＣＣＤカメラを有し、該ＣＣＤカメラは、前記はんだ付けポイントの画像を前記偏向ミラー及び集光レンズを通して撮像するように構成されたことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のはんだ付け装置。
9. 請求項１−８の何れかに記載されたはんだ付け装置を使用して、プリント基板に搭載された電子部品の複数のはんだ付けポイントをはんだ付けする方法であって、
   前記はんだノズルを第１のはんだ付けポイントに移動させるノズル移動工程；
   前記第１のはんだ付けポイントに前記レーザー投射装置からレーザー光を投射し、該第１のはんだ付けポイントを予熱する予熱工程；
   前記第１のはんだ付けポイントに、前記はんだノズルから一定量の線状はんだを供給すると共に、前記レーザー投射装置からレーザー光を投射することにより、該レーザー光で前記線状はんだを溶融させるはんだ溶融工程；
   前記第１のはんだ付けポイントに前記レーザー投射装置から続けてレーザー光を投射することにより、溶融したはんだを後加熱して整える後加熱工程；
   前記後加熱工程中に、前記はんだノズルを第２のはんだ付けポイントに移動させるノズル移動工程；
   前記後加熱が終了したあとに、前記レーザー投射装置における前記偏向ミラーの角度を調整することによって前記レーザー光を偏向させ、前記第２のはんだ付けポイントに該レーザー光を投射して該第２のはんだ付けポイントを予熱する予熱工程；
   を行うと共に、前記第２のはんだ付けポイントに対して前記はんだ溶融工程及び前記後加熱工程を行い、以下、第３のはんだ付けポイント以降のはんだ付けポイントに対して前記各工程を繰り返すことにより、前記複数のはんだ付けポイントを順番にはんだ付けすることを特徴とするレーザー式はんだ付け方法。
10. 請求項１−８の何れかに記載されたはんだ付け装置を使用して、プリント基板に搭載された複数の電子部品の複数のはんだ付けポイントをはんだ付けする方法であって、
    前記複数の電子部品は、線状はんだを用いて前記はんだ付けポイントをはんだ付けする第１の電子部品と、前記はんだ付けポイントに、クリームはんだ又はボールはんだからなるはんだ体が予め供給された第２の電子部品とを含み、
    前記第１の電子部品に対しては、請求項９に記載された方法によるはんだ付けを行い、前記第２の電子部品に対しては、前記はんだ体が供給された前記はんだ付けポイントに、前記レーザー投射装置から、レーザー光を前記偏向ミラーで偏向させて投射することにより、該レーザー光で前記はんだ体を溶融させてリフロー式のはんだ付けを行う、
    ことを特徴とするレーザー式はんだ付け方法。

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